CN220042298U - 一种天线阵列及天线装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种天线阵列及天线装置，涉及阵列天线技术领域，天线阵列包括：基板、贴合于所述基板上的天线组件、以及设于基板中部的功率分配器；所述天线组件包括在所述基板上呈预设阵列排布的贴片单元，所述功率分配器分别通过微带线连接所述贴片单元，所述预设阵列为2×2阵列，所述贴片单元包括4个均匀排列的矩形贴片天线，所述微带线包括一阶微带线，以及与所述一阶微带线连接的二阶微带线，所述功率分配器分别通过所述一阶微带线连接所述贴片单元，所述矩形贴片天线分别通过所述二阶微带线连接所述一阶微带线，本实用新型提供的天线阵列能提高平面近场电磁辐射的方向性和均匀性。

Description

一种天线阵列及天线装置

技术领域

本实用新型涉及阵列天线技术领域，具体涉及一种天线阵列及天线装置。

背景技术

天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在空间中传播的电磁波，或者进行相反的变换。而天线阵列是一类由不少于两个天线单元规则或随机排列并通过适当激励获得预定辐射特性的特殊天线。

随着科学技术的不断进步和社会各方面与日俱增的需求，对天线阵列的要求越来越高，目前比较常见的天线阵列为采用常规天线作为天线单元，通过若干常规天线条条排列，形成天线阵列，该常规天线为圆柱形天线条，其电磁辐射的方向性较强，但是该天线阵列在满足方向性的情况下，其产生的电磁辐射为一条条排列的线性，在平面近场上无法形成均匀的电磁波，均匀性较差，尤其当该天线阵列受到表面波时，将会影响线性电磁辐射的方向，从而导致电磁辐射不均匀，效率降低。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种天线阵列及天线装置，旨在提高平面近场电磁辐射的方向性和均匀性。

本实用新型的一方面在于提供一种天线阵列，所述天线阵列包括：

基板、贴合于所述基板上的天线组件、以及设于基板中部的功率分配器；

所述天线组件包括在所述基板上呈预设阵列排布的贴片单元，所述功率分配器分别通过微带线连接所述贴片单元，所述预设阵列为2×2阵列，所述贴片单元包括4个均匀排列的矩形贴片天线，所述微带线包括一阶微带线，以及与所述一阶微带线连接的二阶微带线，所述功率分配器分别通过所述一阶微带线连接所述贴片单元，所述矩形贴片天线分别通过所述二阶微带线连接所述一阶微带线。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：通过本实用新型提供的天线阵列，能有效地提高平面近场辐射的方向性和均匀性，具体为，天线阵列包括基板、贴合于基板上的天线组件、以及设于基板中部的功率分配器；天线组件包括在基板上呈预设阵列排布的贴片单元，功率分配器分别通过微带线连接贴片单元，在四个方位排列矩形贴片天线形成贴片单元，再在四个方位排列贴片单元，通过16个矩形贴片天线和1分16的功率分配网络在基板上形成一个4×4的天线阵列，从而在平面近场形成均匀的电磁辐射，同时四个方位的设置将会提高电磁辐射的增益，提高电磁辐射性能，将进一步提高平面近场所产生的电磁辐射的方向性和均匀性。

根据上述技术方案的一方面，所述矩形贴片天线的长度为15-17mm，宽度为9-10mm，厚度为1.5-2.5mm，各所述矩形贴片天线之间的间距为35-37mm。

根据上述技术方案的一方面，所述矩形贴片天线为FR4双面覆铜微波介质板，所述矩形贴片天线的介电常数为4-5。

根据上述技术方案的一方面，所述天线组件、所述功率分配器以及所述微带线上分别层叠有金属层，所述金属层的材质为金。

本实用新型的另一方面在于提供一种天线装置，所述天线装置包括安装底板和天线罩，所述天线罩和所述安装底板连接形成容置空间，上述技术方案任一项所述的天线阵列设于所述容置空间内，所述基板于远离所述天线组件的一侧连接所述安装底板。

根据上述技术方案的一方面，所述安装底板于靠近所述天线阵列的一侧周向延伸出连接框，所述连接框的内壁延伸出若干安装座，所述基板于靠近所述安装座的一侧设有若干安装孔，通过紧固件穿过所述安装孔，插入所述安装座内，以使所述基板连接于所述安装底板上。

根据上述技术方案的一方面，所述连接框于靠近所述天线罩的一侧设有卡接槽，所述天线罩于靠近所述卡接槽的一侧设有卡接条，所述卡接槽与所述卡接条形成卡接配合，以使所述天线罩连接于所述安装底板上。

根据上述技术方案的一方面，所述卡接条的侧壁设有若干个连接块，所述连接块中部贯穿设有连接孔，所述连接框的侧壁设有若干连接座，通过紧固件穿过所述连接孔，插入所述连接座内，以使所述天线罩固定于所述安装底板上。

根据上述技术方案的一方面，所述安装底板上设有连接通道，所述连接通道用于外部电缆穿入并连接所述功率分配器。

根据上述技术方案的一方面，所述连接框的侧壁贯穿开设有连接口，所述连接通道穿过所述连接口与外部连接，所述连接通道于远离所述安装底板的一侧与所述基板连接。

附图说明

本实用新型的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解，其中：

图1为本实用新型第一实施例中天线阵列的结构示意图；

图2为本实用新型第二实施例中天线装置的结构示意图；

图3为本实用新型第二实施例中天线装置的结构爆炸图；

图4为本实用新型第二实施例中天线罩的结构示意图；

图5为本实用新型第二实施例中安装底板的结构示意图；

图6为本实用新型第二实施例中连接通道的结构示意图；

附图元器件符号说明：

天线阵列10，基板11，天线组件12，功率分配器13，微带线14，安装孔15，安装底板20，连接框21，连接通道22，容纳槽23，天线罩30，连接块31，卡接条32，贴片单元120，矩形贴片天线121，一阶微带线140，二阶微带线141，卡接槽210，安装座211，连接座212，第一连接部220，第二连接部221，连接管222，连接孔310，底座2200，固定件2201，卡环2210，连接件2211。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的若干实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一

请参阅图1，所示为本实用新型第一实施例提供的一种天线阵列，其中，该天线阵列10用于将导行波转换成电磁波，该天线阵列10包括基板11、贴合于基板11上的天线组件12、以及设于基板11中部的功率分配器13，其中，天线组件12包括在基板11上呈预设阵列排布的贴片单元120，功率分配器13分别通过微带线14连接贴片单元120。

进一步地，预设阵列为2×2阵列，贴片单元120包括4个均匀排列的矩形贴片天线121，微带线14包括一阶微带线140，以及与一阶微带线140连接的二阶微带线141，功率分配器13分别通过一阶微带线140连接贴片单元120，矩形贴片天线121分别通过二阶微带线141连接一阶微带线140。在功率分配上，设置一阶微带线140和二阶微带线141，以形成两级一分四功率分配网络，通过16个矩形贴片天线121和1分16的功率分配网络在基板11上形成一个4×4的天线阵列10，该天线阵列10通过综合计算波束合成效果和平面近场均匀性效果，相比于传统的采用常规天线作为天线单元，本申请的天线阵列10所产生的电磁辐射的方向性和均匀性更好，能更好的产生均匀的平面电磁辐射。

其中，矩形贴片天线121的四周将会产生四条带状磁流的辐射，相较于常规天线，矩形贴片天线121产生的电磁辐射的方向性和均匀性更好，其次，通过4个均匀排列的矩形贴片天线121形成贴片单元120，通过四个方位的排列，将会使贴片单元120内的栅瓣最小化，使其电磁辐射增益达到最大，提高电磁辐射性能，将进一步提高平面近场所产生的电磁辐射的方向性和均匀性。天线组件12包括2×2阵列的贴片单元120，在四个方位排列贴片单元120，进一步提高电磁辐射的增益，提高电磁辐射性能，将进一步提高平面近场所产生的电磁辐射的方向性和均匀性。

另外，通过一阶微带线140和二阶微带线141设置，能有效地将功率平均分配给各矩形贴片天线121，并且通过二阶微带线141将四个矩形贴片天线121构成一个贴片单元120，以增强电磁辐射的性能，通过一阶微带线140将四个贴片单元120构成天线组件12，进一步增加电磁辐射的性能。同时，一阶微带线140和二阶微带线141的线路设置将会节省成本，避免每个矩形贴片天线121单独连接功率分配器13，成本高。

进一步地，矩形贴片天线121的长度为15-17mm，宽度为9-10mm，厚度为1.5-2.5mm，相邻4个矩形贴片天线121的中心点(对角线交点)呈距离为d的等间距分布，其连线为正方形形状。d值随矩形贴片天线121尺寸变化可取工程上的适当值。在本实施例中d的取值范围为35-37mm，矩形贴片天线121为FR4双面覆铜微波介质板，矩形贴片天线121的介电常数为4-5。

优选地，该矩形贴片天线121的长度为16mm，宽度为9.5mm，厚度为2mm。

当矩形贴片天线121的长度宽度和厚度高于范围时，贴片单元120所产生的电磁辐射分布不均匀，天线组件12将会增大电磁辐射的差异性，导致天线阵列10所产生的电磁辐射不均匀。而当矩形贴片天线121的长度低于范围时，贴片单元120所产生的电磁辐射范围变窄，无法抵抗表面波的影响。

优选地，矩形贴片天线121之间的间距为36.5mm，介电常数为4.2。

当矩形贴片天线121之间的间距高于范围时，矩形贴片天线121之间相互耦合将会减少，电磁辐射的增益将会减少，天线组件12将会大大降低矩形贴片天线121之间的耦合力，从而降低电磁辐射的性能，导致电磁辐射均匀性和方向性变差，当矩形贴片天线121之间的间距低于范围时，其栅瓣影响将会增加，电磁辐射的增益将会减少，从而降低电磁辐射的性能，导致电磁辐射均匀性和方向性变差。

另外，天线组件12、功率分配器13以及微带线14上分别层叠有金属层，金属层的材质为金。在本实施例中，通过沉金工艺将金镀在天线组件12、功率分配器13以及微带线14上，可有效的阻隔天线组件12、功率分配器13以及微带线14中的导电金属和空气反应，保护阻隔天线组件12、功率分配器13以及微带线14。

相比于现有技术，本实施例提供的天线阵列，有益效果在于：通过本实用新型提供的天线阵列，能有效地提高平面近场辐射的方向性和均匀性，具体为，天线阵列包括基板、贴合于基板上的天线组件、以及设于基板中部的功率分配器；天线组件包括在基板上呈预设阵列排布的贴片单元，功率分配器分别通过微带线连接贴片单元，在四个方位排列矩形贴片天线形成贴片单元，再在四个方位排列贴片单元，通过16个矩形贴片天线和1分16的功率分配网络在基板上形成一个4×4的天线阵列，从而在平面近场形成均匀的电磁辐射，同时四个方位的设置将会提高电磁辐射的增益，提高电磁辐射性能，将进一步提高平面近场所产生的电磁辐射的方向性和均匀性。

实施例二

请参阅图2-图6，所示为本实用新型第二实施例提供的一种天线装置，其中，该天线装置包括安装底板20和天线罩30，天线罩30和安装底板20连接形成容置空间，上述实施例所述的天线阵列10设于容置空间内，基板11于远离天线组件12的一侧连接安装底板20。

其中，安装底板20用于固定天线阵列10，安装底板20于靠近天线阵列10的一侧周向延伸出连接框21，连接框21为圆环状设置，连接框21的内壁延伸出若干安装座211，基板11于靠近安装座211的一侧设有若干安装孔15，该安装孔15位于基板11的边缘，通过紧固件穿过安装孔15，插入安装座211内，以使基板11连接于安装底板20上。

进一步地，天线罩30用于保护天线阵列10，天线罩30于靠近卡接槽210的一侧设有卡接条32，连接框21于靠近天线罩30的一侧设有卡接槽210，卡接条32卡于卡接槽210内形成卡接配合，以使天线罩30连接于安装底板20上，从而形成容置空间，容置空间用于保护固定天线阵列10。

另外，卡接条32的侧壁设有若干个连接块31，连接块31中部贯穿设有连接孔310，连接框21的侧壁设有若干连接座212，通过紧固件穿过连接孔310，插入连接座212内，以使天线罩30固定于安装底板20上，避免天线罩30松动掉落，天线阵列10暴露于外界被腐蚀。

除此之外，安装底板20上设有连接通道22，连接通道22用于外部电缆穿入连接功率分配器13，连接框21的侧壁贯穿开设有连接口，连接通道22穿过连接口与外部连接，连接通道22于远离安装底板20的一侧与基板11连接。

进一步地，连接通道22包括第一连接部220、第二连接部221以及连接第一连接部220和第二连接部221的连接管222，其中，第一连接部220连接基板11，第二连接部221穿过连接框21的连接口与外部连接。第一连接部220包括底座2200以及卡接于底座2200内的固定件2201，底座2200固定于安装底板20的中部，并与连接管222的一端连接，固定件2201于远离底座2200的一侧设有固定片，固定片通过紧固件连接基板11，固定件2201中部贯穿设有通孔。

进一步地，第二连接部221包括与连接管222另一端连接的卡环2210，以及卡接于卡环2210内的连接件2211，连接件2211上设有连接片，连接片抵靠连接框21的侧壁，并通过紧固件将连接件2211固定于连接框21上。连接通道22的构造能有效地保护电缆受到外界液体和空气的腐蚀。

另外，连接框21于靠近连接片的一侧设有容纳槽23，以便于电缆的安装连接操作，以及便于连接片的固定操作。

相比于现有技术，本实施例提供的天线装置，有益效果在于：通过本实用新型提供的天线装置，能有效地保护和固定天线阵列，具体为，天线装置包括安装底板和天线罩，天线罩和安装底板连接形成容置空间，天线阵列设于容置空间内，基板于远离天线组件的一侧连接安装底板，通过安装底板和天线罩的保护和固定，提高天线阵列所产生的电磁辐射的稳定性，从而提高电磁辐射的方向性和均匀性，避免天线阵列暴露于外界，避免外界液体和空气的腐蚀，影响天线阵列所产生的电磁辐射的稳定性，此外，天线罩和安装底板的设置将会延长天线阵列的使用寿命。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种天线阵列，其特征在于，所述天线阵列包括：

基板、贴合于所述基板上的天线组件、以及设于基板中部的功率分配器；

所述天线组件包括在所述基板上呈预设阵列排布的贴片单元，所述功率分配器分别通过微带线连接所述贴片单元，所述预设阵列为2×2阵列，所述贴片单元包括4个均匀排列的矩形贴片天线，所述微带线包括一阶微带线，以及与所述一阶微带线连接的二阶微带线，所述功率分配器分别通过所述一阶微带线连接所述贴片单元，所述矩形贴片天线分别通过所述二阶微带线连接所述一阶微带线。

2.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征在于，所述矩形贴片天线的长度为15-17mm，宽度为9-10mm，厚度为1.5-2.5mm，各所述矩形贴片天线之间的间距为35-37mm。

3.根据权利要求2所述的天线阵列，其特征在于，所述矩形贴片天线为FR4双面覆铜微波介质板，所述矩形贴片天线的介电常数为4-5。

4.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征在于，所述天线组件、所述功率分配器以及所述微带线上分别层叠有金属层，所述金属层的材质为金。

5.一种天线装置，包括安装底板和天线罩，其特征在于，所述天线罩和所述安装底板连接形成容置空间，如权利要求1-4任一项所述的天线阵列设于所述容置空间内，所述基板于远离所述天线组件的一侧连接所述安装底板。

6.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述安装底板于靠近所述天线阵列的一侧周向延伸出连接框，所述连接框的内壁延伸出若干安装座，所述基板于靠近所述安装座的一侧设有若干安装孔，通过紧固件穿过所述安装孔，插入所述安装座内，以使所述基板连接于所述安装底板上。

7.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，所述连接框于靠近所述天线罩的一侧设有卡接槽，所述天线罩于靠近所述卡接槽的一侧设有卡接条，所述卡接槽与所述卡接条形成卡接配合，以使所述天线罩连接于所述安装底板上。

8.根据权利要求7所述的天线装置，其特征在于，所述卡接条的侧壁设有若干个连接块，所述连接块中部贯穿设有连接孔，所述连接框的侧壁设有若干连接座，通过紧固件穿过所述连接孔，插入所述连接座内，以使所述天线罩固定于所述安装底板上。

9.根据权利要求8所述的天线装置，其特征在于，所述安装底板上设有连接通道，所述连接通道用于外部电缆穿入连接所述功率分配器。

10.根据权利要求9所述的天线装置，其特征在于，所述连接框的侧壁贯穿开设有连接口，所述连接通道穿过所述连接口与外部连接，所述连接通道于远离所述安装底板的一侧与所述基板连接。